Question

为了洁化宜昌城区的空气质量，目前正在对“的士”车辆实施油改气，某学校开展物理社会实践活动，对目前“的士”车辆使用的燃料作社会调查．同学们通过查阅资料、询问“的士”司机等方式，得到如下调查结果：

燃料名称	热值	毒性	燃烧性	燃烧后的排放物	价格
汽油	4.6×107J/kg	有	较易完全	有大量二氧化碳、二氧化硫等气体	5.00元/L
天然气	7.8×107J/m3	无	较易完全	有大量二氧化碳气体及水蒸气	3.00元/m3

（1）以“的士”车辆每天运行路程约300km消耗汽油20L计算，“的士”车油改气后平均每天少支出约多少元？（汽油密度0.71×10³㎏/m³）
（2）实际上天然气是以液态形式装在汽车里的，那么天然气是采用什么方法把它变成液态的呢？
（3）根据上表以及计算结果提供的信息，说出车辆使用天燃气这种燃料有哪些优点．（要求说出二条）．

Answer 1

解：（1）V_汽油=20L=20×10^-3m³；
每天运行300km路程消耗汽油20L支出的费用为：20L×5.00元/L=100元；
消耗20L汽油的质量为：
m_汽油=ρ_汽油?V_汽油=0.71×10³kg/m³×20×10^-3m³=14.2kg；
汽油燃烧放出的热量为：
Q_汽油=m_汽油?q_汽油=14.2kg×4.6×10⁷J/kg=65.32×10⁷J；
天然气燃烧放出的热量：Q_天然气=Q_汽油，
又，Q_天然气=V_天然气?q_天然气，
∴需要消耗的天然气为：
V_天然气==≈8.37m³；
每天运行300km路程消耗天然气支出的费用为：8.37m³×3.00元/m³≈25元；
每天少支出的费用为：100元-25元=75元．
答：每天少支出的费用为75元；
（2）天然气采用压缩体积的方法把它变为液态．
（3）优点为：①天然气没有毒性；
②使用天然气比较环保，并且节省费用．
分析：（1）每天运行300km需要的热量是相同的．根据题目中已知条件可以求出使用汽油需要支出的费用；知道汽油的密度、体积可以知道需要汽油的质量，根据Q=mq就知道了汽油燃烧放出的热量；也就知道了所需天然气燃烧放出的热量，就能知道所需天然气的体积，就知道了使用天然气需要支出的费用；两项相减就知道每天少支出的费用．
（2）实际上是把天然气液化了，液化方式有两种降低温度和压缩体积，在常温使用的条件下不能用降低温度的方法，只有用压缩体积的方法．
（3）优点从表格中找出，可以从有无毒性、是否环保、节约成本等方面考虑．
点评：本题考查了学生对燃料燃烧放热公式的掌握和运用，注意气体燃料燃烧放热公式（Q=vq）和固体燃料燃烧放热公式（Q=mq）的公式区别，注意气体燃料和固液体燃料的热值单位不同：气体J/m³、固液体J/kg．